畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-鎖殼的沖裁模具設(shè)計(jì).doc

-III-目錄摘要英文摘要目錄第一章緒論1第二章設(shè)計(jì)任務(wù)及模具結(jié)構(gòu)方案4第三章沖裁工藝分析及凸模與凹模刃口尺寸計(jì)算63.1沖裁工藝分析63.2凸模與凹模刃口尺寸計(jì)算12第四章上模零件設(shè)計(jì)154.1新建上模元件154.2設(shè)計(jì)上模成型零件174.3設(shè)計(jì)上模推件機(jī)構(gòu)174.4設(shè)計(jì)上模結(jié)構(gòu)件18第五章下模零件設(shè)計(jì)205.2設(shè)計(jì)下模成型零件205.3設(shè)計(jì)下模結(jié)構(gòu)件215.4設(shè)計(jì)下模卸料機(jī)構(gòu)22第六章其他機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)246.1模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)246.2固定機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)276.3模具壽命32結(jié)束語(yǔ)36致謝詞37參考文獻(xiàn)38-1-第一章緒論1.1沖壓的特點(diǎn)及應(yīng)用沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。沖壓不但可以加工金屬材料，而且還可以加工非金屬材料和復(fù)合材料。沖模是將材料加工成所需沖件的一種工藝裝備。沖模在沖壓中至關(guān)重要，一般來(lái)說(shuō)，不具備符合要求的沖模，沖壓就無(wú)法進(jìn)行；先進(jìn)的沖壓工藝也必須依靠相應(yīng)的沖模來(lái)實(shí)現(xiàn)。沖壓生產(chǎn)過(guò)程的主要特征是依靠沖模和沖壓設(shè)備完成加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)效率很高，操作簡(jiǎn)便。對(duì)于普通壓力機(jī)，每臺(tái)每分鐘可生產(chǎn)幾件到幾十件沖壓件，而高速?zèng)_床每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件甚至上千件的沖壓件。沖壓所獲得零件一般無(wú)需沖壓切削，因而節(jié)省能源,節(jié)省原材料的無(wú)切削加工方法。由于冷沖壓所用原材料多是表面質(zhì)量好的板料或帶料，沖件的尺寸公差有沖模來(lái)保證，所以產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，互換性好。冷沖壓產(chǎn)品壁薄，質(zhì)量輕，剛度好，可以加工成形狀復(fù)雜的零件，小到鐘表的秒鐘，大到汽車(chē)縱梁，覆蓋件等。由于沖模制造一般是單件小批量生產(chǎn)，精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集型產(chǎn)品，制造成本高。因而，沖壓生產(chǎn)只有生產(chǎn)批量大的情況下才能獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。沖壓與其他加工方法相比，具有獨(dú)特的特點(diǎn)，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門(mén)越來(lái)越多的采用沖壓加工產(chǎn)品零部件，如機(jī)械制造，車(chē)輛生產(chǎn)，航空航天，電子，電器，輕工，儀表及日用品行業(yè)。在這些工業(yè)部門(mén)中，沖壓件占得比重相當(dāng)大，不少過(guò)去用鑄造，鍛造，切削加工方法制造的零件，現(xiàn)已被質(zhì)量輕，剛度好的沖壓件所代替。通過(guò)沖壓加工，大大提高了生產(chǎn)率，降低了成本?？梢哉f(shuō)，如果在生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門(mén)的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率，提高質(zhì)量，降低成本，進(jìn)行的產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實(shí)現(xiàn)的。1.2沖裁的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.2.1沖裁工藝方面研究和推廣應(yīng)用主要在提高身產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本和擴(kuò)大沖裁工藝應(yīng)用范圍的各種沖裁新工藝是沖裁技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)外迅速涌現(xiàn)出各種用于生產(chǎn)的沖裁。先進(jìn)的沖裁工藝有精密沖裁，柔性模成形，超塑性成形，無(wú)模多點(diǎn)成形，爆炸和電磁等高能成形，高效精密的沖裁技術(shù)以及冷擠壓技術(shù)等。這些沖裁先進(jìn)技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中已-2-經(jīng)取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。精密沖裁時(shí)提高沖裁件精度的有效方法，有時(shí)擴(kuò)大沖裁加工范圍的重要途徑。目前精密沖裁的精度可達(dá)IT6IT7，板料厚度可達(dá)25mm.精沖方法不但可以沖裁，還可以成形（精密彎曲，拉深，翻邊，冷擠，壓印和沉孔等）柔性模成形能夠成形出一普通沖壓成形難以成形的材料和復(fù)雜形狀的零件，并可以改善成形條件，提高極限變形程度。我國(guó)自主研制的具有國(guó)際先進(jìn)水平的無(wú)模多點(diǎn)成形設(shè)備與無(wú)模多點(diǎn)成形計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以根據(jù)需要改變變形路頸與受力狀態(tài)，提高材料成型極限，快速經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)三維曲面的自動(dòng)化成形。各種高能成形方法可以快速生產(chǎn)批量小，形狀復(fù)雜，強(qiáng)度高的板料件，在航天，國(guó)防工業(yè)中具有重要的實(shí)用價(jià)值。利用金屬在特定條件下具有超常的塑性，一次成形能替代多次常規(guī)成形工序，在提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品精度，解決一些特殊產(chǎn)品的身產(chǎn)方面具有重要意義。國(guó)內(nèi)外研究在沖裁生產(chǎn)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，預(yù)測(cè)，分析和解決板料成形過(guò)程中的問(wèn)題，優(yōu)化沖裁成形工藝，這是沖壓成形技術(shù)中特別應(yīng)注意的發(fā)展方向。激光快速成形技術(shù)以及快速制模技術(shù)為新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和快速制模開(kāi)拓了廣泛的發(fā)展前景。1.2.2沖模設(shè)計(jì)與制造方面（1）模具的結(jié)構(gòu)和精度正朝著兩方面發(fā)展，一方面是高速，自動(dòng)，精密，安全等大批量自動(dòng)化生產(chǎn)需要，沖模正向高效，精密，長(zhǎng)壽命，多工位，多功能方向發(fā)展；另一方面，為適應(yīng)市場(chǎng)上產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求，各種快速成形方法和簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)沖模的設(shè)計(jì)與制造業(yè)得到迅速發(fā)展。高效，精密，多功能，長(zhǎng)壽命多工位級(jí)進(jìn)模和汽車(chē)覆蓋件沖模的設(shè)計(jì)制造水平代表了現(xiàn)代沖模的技術(shù)要求。我國(guó)能夠設(shè)計(jì)制造機(jī)電一體化的達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。高效，精密，長(zhǎng)壽命，多工位級(jí)進(jìn)模，工作零件精度可達(dá)到25um，步距精度可達(dá)到23um，總壽命達(dá)到一億模次以上。(2)模具設(shè)計(jì)與制造的現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)，信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)在模具技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用，是模具設(shè)計(jì)制造水平發(fā)生了深刻的革命性變化。目前最突出的是模具CAD/CAM/CAE.在一些行業(yè)，如汽車(chē)行業(yè)的主要模具企業(yè)，實(shí)現(xiàn)了一體化。盡管其總體水平與國(guó)際上的還有差距，但它代表了我國(guó)模具技術(shù)的發(fā)展成果與發(fā)展方向。模具的加工方法迅速現(xiàn)代化。各種加工中心，高速銑削，精密磨銷(xiāo)，電火花銑削加工，慢走絲線切割，現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)等等已全面走向數(shù)控或計(jì)算機(jī)數(shù)控化。許多加工手段大大突破了傳統(tǒng)的技術(shù)水平，高速銑削的加工精度可達(dá)到10um，表面粗糙度Ra小于1um，并可實(shí)現(xiàn)硬材料60HRC的加工，大大提高了模具的裝配精度，優(yōu)化了模具的加工工藝。在模具-3-材料及熱處理，模具表面處理等方面，國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行了不少研制工作，并取得了良好的實(shí)際效果，沖模材料的發(fā)展方向是研制高強(qiáng)韌性冷作模具鋼如65Nb,LD1,012AI,CG2.LM1,LM2等就是我國(guó)研制的優(yōu)良的沖模材料。模具的標(biāo)注化和專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，已得到模具行業(yè)的廣泛重視。這是由于模具表準(zhǔn)化是組織模具專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)化的前提，而模具的專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)時(shí)提高模具質(zhì)量，縮短制造周期，降低成本的關(guān)鍵。我國(guó)已頒布了沖壓術(shù)語(yǔ)，冷沖模部件的標(biāo)準(zhǔn)化。1.2.3沖裁設(shè)備及沖裁自動(dòng)化方面性能良好的沖裁設(shè)備是提高沖裁生產(chǎn)技術(shù)水平的基本條件。高效率，高精度，長(zhǎng)壽命的沖模需要高精度，高自動(dòng)化的沖裁設(shè)備與之相匹配：為了適應(yīng)沖裁新工藝的需要，研制了許多新型機(jī)構(gòu)的沖裁設(shè)備，為了滿足新產(chǎn)品少批量生產(chǎn)的需要，沖裁設(shè)備朝多功能，數(shù)控方向發(fā)展：為了提高生產(chǎn)率和安全生產(chǎn)，應(yīng)用各種自動(dòng)化裝置，代表了沖裁新趨勢(shì)的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（FMS）在我國(guó)已廣泛使用。1.2.4沖裁的基本原理沖裁工藝與沖模設(shè)計(jì)制造方面的發(fā)展，均與沖裁變形基本原理的研究進(jìn)展是分不開(kāi)的。通過(guò)對(duì)鎖殼的沖裁工藝性能的研究，沖裁成形過(guò)程應(yīng)力應(yīng)變分析和計(jì)算機(jī)模擬，板料變形規(guī)律的研究，為逐步建立起緊密結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的先進(jìn)沖裁工藝及沖模設(shè)計(jì)方法而努力，為自己以后的模具設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。-4-第二章設(shè)計(jì)任務(wù)及總體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)任務(wù)（1）沖裁過(guò)程分析：此部分為板料在沖裁時(shí)的變形過(guò)程，剪切區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)以及沖裁件斷面分析。包括沖裁件的形狀，尺寸估算。沖裁力的計(jì)算。(2)沖裁模的設(shè)計(jì)：包括凸模與凹模的尺寸計(jì)算，沖裁模的結(jié)構(gòu)分析，以及沖裁件主要部件和零件的設(shè)計(jì)選用。（3）沖裁件的工藝過(guò)程設(shè)計(jì)。2.2總體設(shè)計(jì)方案的確定鎖殼沖裁模具設(shè)計(jì)總體方案擬定以下內(nèi)容：沖裁件形狀的選擇，沖裁力的計(jì)算，沖裁件的工藝分析以及沖裁模具的選用等內(nèi)容。在沖裁工藝性分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點(diǎn)確定沖裁件的工藝方案。確定沖裁工藝方案首先要考慮的問(wèn)題是確定沖裁的工序數(shù)，沖裁工序的組合以及沖裁工序順序的安排。沖裁工序數(shù)一般容易確定，關(guān)鍵點(diǎn)確定沖裁工序的組合與工序順序。一般根據(jù)鎖殼沖裁的設(shè)計(jì)任務(wù)，沖裁模具的實(shí)際情況提出幾個(gè)總體方案，進(jìn)行綜合分析，比較和論證。最后選出一個(gè)最合理的總體方案。2.2.1沖裁模具的選擇沖裁模的形式很多，本次設(shè)計(jì)以工序組合程度可分為單工序模，復(fù)合模，級(jí)進(jìn)模。單工序模分為無(wú)導(dǎo)向模和有導(dǎo)向模兩類(lèi)，無(wú)導(dǎo)向模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造和維修，模具在沖床上安裝時(shí)，調(diào)整間隙的均勻性困難，凸模與凹模的相對(duì)正確位置只能靠沖床導(dǎo)軌與滑塊的配合精度來(lái)保證，因此模具的導(dǎo)向精度低，使用安全性差，不適于薄板料的沖裁。有導(dǎo)向模又分為導(dǎo)板模和導(dǎo)柱模兩種。導(dǎo)板模是以導(dǎo)板上的導(dǎo)向孔對(duì)凸模進(jìn)行導(dǎo)向，導(dǎo)向孔與凸模工作端采用H7/h6間隙配合，這種模具多安裝在偏心沖床上使用。為安全起見(jiàn)，工作時(shí)凸模的工作端要始終不脫離導(dǎo)板上的導(dǎo)向孔。由于其導(dǎo)向精度高，因而圓形和簡(jiǎn)單規(guī)則形狀沖裁件的沖裁模多采用此結(jié)構(gòu)。導(dǎo)柱模是靠分別安裝在上、下模板(座)內(nèi)的導(dǎo)套、導(dǎo)柱二者的良好配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)凸模的導(dǎo)向。這種模具導(dǎo)向精度更好，使用安全方便，在批量生產(chǎn)條件下，沖裁各種尺寸精度較高且形狀復(fù)雜的制件所用的沖裁模，均可采用此導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。尤其在復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模上采用導(dǎo)柱式模架結(jié)構(gòu)，其優(yōu)越性就更加明顯，再則模架標(biāo)準(zhǔn)化后又可大大降低模具的制造成本。但是由于模具增加了導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，使模具的外形尺寸增大。-5-板料在復(fù)合模中進(jìn)行沖裁時(shí)，一次定位就可以完成沖裁件的內(nèi)外形尺寸，故沖裁件的內(nèi)外形的位置尺寸精度高，生產(chǎn)效率高，適合位置精度高、生產(chǎn)批量大的沖裁件選用。但是這種模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難、周期長(zhǎng)，再則沖孔凸模插入凹模深度較大，加劇了沖孔凸模和凸凹模的磨損而降低其使用壽命。另外，當(dāng)沖裁件內(nèi)外形尺寸相差較小時(shí)也不宜選用復(fù)合模。復(fù)合模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之一是具有一個(gè)落料凸模又作為沖孔凹模的凸凹模。按落料凹模安裝位置不同，又有倒裝復(fù)合模與正裝復(fù)合模之分。落料凹模裝在上模上，就稱為倒裝復(fù)合模。若落料凹模裝在下模上，就稱為正裝復(fù)合模。落料凹模裝在下模上的正裝復(fù)合模。一般沖孔落料復(fù)合模多采用倒裝結(jié)構(gòu)，落料拉深復(fù)合模采用正裝結(jié)構(gòu)；中小尺寸制件的單工序落料?；驔_孔模要采用正裝結(jié)構(gòu)。倒裝復(fù)合模多采用剛性打料裝置進(jìn)行打料出件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，但對(duì)制件不起壓平作用。正裝復(fù)合模向上出件，彈性頂件裝置安裝在下模上，并從壓力機(jī)工作臺(tái)上的漏料孔中向下伸出，條料在凸模和頂件器上下壓緊的情況下沖裁；故制件平整，適于沖裁薄料。板料在級(jí)進(jìn)模中，一次沖裁可完成兩個(gè)乃至十幾個(gè)沖壓工序。它與復(fù)合模生產(chǎn)的不同之處在于，板料是在凹模的不同位置上完成不同的沖壓工序，因而形成沖裁的連續(xù)生產(chǎn)。級(jí)進(jìn)模有初始擋料裝置級(jí)進(jìn)模和側(cè)刃定距連續(xù)沖裁模之分。由于模具能完成多道工序形成連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率很高，而且適于自動(dòng)送料，故應(yīng)用相當(dāng)廣泛。為了使導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)正時(shí)不碰壞已沖出的制件內(nèi)孔，一般對(duì)板料厚度要有一定要求(板料厚度大于3mm)。沖裁件的外形、內(nèi)孔尺寸也不宜過(guò)小，否則沖裁件外形的凸模上安裝導(dǎo)正銷(xiāo)的孔徑太小，使凸模難以加工。綜上所述，本次鎖殼沖裁模具先沖孔，后落料。故選用級(jí)進(jìn)模。得出模具制造成本較低、模具壽命較高、操作方便及安全的工藝方案。-6-第三章沖裁工藝分析及凸模與凹模刃口尺寸計(jì)算3.1沖裁工藝分析鎖殼的材料選擇一般為不銹鋼和普通鋼制造。沖裁是指利用模具在壓力機(jī)上使板料產(chǎn)生分離的沖壓工藝。沖裁可直接沖出所需形狀的零件，也可為其它工序制備毛坯。沖裁時(shí)所使用的模具稱為沖裁模。如如落料模、沖孔模、切邊模、沖切模等。沖裁工藝的種類(lèi)很多，常用的有落料、沖孔、切斷、切邊、切口等，其中落料和沖孔應(yīng)用最多。從板料上沖下所需形狀的零件(或毛坯)稱為落料；在零件(或毛坯)上沖出所需形狀的孔(沖去部分為廢料)稱為沖孔。落料與沖孔的變形性質(zhì)完全相同，但在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，模具尺寸的確定方法不同，因此，工藝上必須作為兩個(gè)工序加以區(qū)分。1.工藝分析由于鎖殼的制件形狀簡(jiǎn)單，尺寸適中，板料厚度選用1.5mm，且大批量生產(chǎn)，屬普通沖壓件。但應(yīng)注意幾點(diǎn)：1）4R3mm的兩孔壁距與周邊距僅5mm，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以注意，2）制件具有圓弧連接的特性，應(yīng)注意尺寸的精度。3）大批量生產(chǎn)，應(yīng)重視材料與模具結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命。2.工藝方案的確定本沖件所需的基本工序?yàn)闆_孔、落料、一般可采用：方案（1）:單工序模；生產(chǎn)率低，積累誤差大，生產(chǎn)不夠安全，模具簡(jiǎn)單，制造容易。方案（2）:級(jí)進(jìn)模；生產(chǎn)率高、誤差小，生產(chǎn)安全，模具較復(fù)雜，制造稍難。方案（3），復(fù)合模；